一、模具使用壽命
模具已經(jīng)生產(chǎn)的次數(shù)。模具的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未達(dá)到一定的工業(yè)水平下公認(rèn)的壽命時(shí)就不能工作。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴(yán)重磨損等。正常失效是指模具經(jīng)大批量生產(chǎn)使用，因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)工作。
1.模具正常壽命
模具正常失效前，生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫模具正常壽命，簡(jiǎn)稱模具壽命，模具首次修復(fù)前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫首次壽命；模具一次修復(fù)后到下一次修復(fù)前所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫修模壽命。模具壽命是首次壽命與各次修復(fù)壽命的總和。
2.模具失效形式及原理
模具種類繁多，工作狀態(tài)差別很大，損壞部位也各異，但失效形式歸納起來(lái)大致有三種，即磨損、斷裂、塑性變形。
①.磨損失效
模具在工作時(shí)，與成形坯料接觸，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象叫磨損。磨損失效可分以下幾種：
a. 疲勞磨損
兩接觸表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力(機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力)的作用下，使表面金屬疲勞脫落的現(xiàn)象稱為疲勞磨損。
b. 氣蝕磨損和沖蝕磨損
金屬表面的氣泡破裂，產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫，使模具表面形成微小麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫氣蝕磨損。
液體和固體微小顆粒反復(fù)高速?zèng)_擊模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫沖蝕磨損。
c. 磨蝕磨損
在摩擦過程中，模具表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上摩擦力的機(jī)械作用，引起表面材料脫落的現(xiàn)象叫磨蝕磨損。
在模具與工件(或坯料)相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，磨損往往是以多種形式并存，并相互影響。
②.斷裂失效
模具出現(xiàn)大裂紋或分離為兩部分和數(shù)部分喪失工作能力時(shí)，成為斷裂失效。
斷裂可分為塑性斷裂和脆性斷裂。模具材料多為中、高強(qiáng)度鋼，斷裂的形式多為脆性斷裂。脆性斷裂又可分為一次性斷裂和疲勞斷裂。
③.塑性變形失效
模具在工作時(shí)承受很大的應(yīng)力，而且不均勻。當(dāng)模具的某個(gè)部位的應(yīng)力超過了當(dāng)時(shí)溫度下模具材料的屈服極限時(shí)，就會(huì)以晶格滑移、孿晶、晶界滑移等方式產(chǎn)生塑性變形，改變了幾何形狀或尺寸，而且不能修復(fù)再工作時(shí)，叫塑性變形失效。塑性變形的失效形式表現(xiàn)為鐓粗、彎曲、形腔脹大、塌陷等。
模具的塑性變形是模具金屬材料的屈服過程。是否產(chǎn)生塑性變形，起主導(dǎo)作用的是機(jī)械負(fù)荷以及模具的室溫強(qiáng)度。在高溫下工作的模具，是否產(chǎn)生塑性變形，主要取決于模具的工作溫度和模具材料的高溫強(qiáng)度。
二、模具的使用壽命制約著精沖技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展的瓶頸,因此對(duì)于模具的使用壽命我們一定要關(guān)注起來(lái),下面小編給大家提供影響模具使用壽命的因素有哪些,并告訴大家提高模具使用壽命有哪些途徑。
影響模具使用壽命因素:
1、精沖件的結(jié)構(gòu)工藝性(尖角、薄壁、懸壁、尺寸公差等)。
2、精沖件的材料(材質(zhì)、料厚、硬度、塑性、表面質(zhì)量)。
3、精沖模具的結(jié)構(gòu)(強(qiáng)度、剛度、模具導(dǎo)向、小凸模的導(dǎo)向、排氣和潤(rùn)滑)。
4、模具材料(材質(zhì)、碳化物大小和均勻性、硬度、韌性)。
5、模具制造(模坯鍛造、加工工藝、熱處理、線切割、研磨、裝配)。
6、生產(chǎn)操作(調(diào)模高度、壓力、速度、送料精度、坯料清潔、潤(rùn)滑)。
7、模具維修(合理存放、合理刃磨、清潔、應(yīng)力回火、防銹)。
三、提高模具使用壽命途徑:
1、精沖模具的材料選擇和熱處理。精沖模具主要工作零件的材料一般選Cr12MoV,當(dāng)制件厚度大于4mm時(shí),凸、凹模可采用W6Mo5Cr4V2高速鋼。對(duì)于工作強(qiáng)度很大、受力苛刻的凸模和凹模,則采用粉末冶金鋼(V4、ASP23、ASP30)或硬質(zhì)合金GT30。凸、凹模熱處理的硬度一般取58~62HRC,對(duì)于以磨損為主要失效形式的、形狀簡(jiǎn)單的模具,可取60~64HRC;對(duì)于形狀復(fù)雜、并以崩刃為主要失效形式的模具,可取56~60HRC,甚至54~58HRC。
對(duì)于Cr12MoV模具的熱處理,當(dāng)刃口形狀較簡(jiǎn)單、沖裁料厚較薄(t≤3mm),采用1次硬化工藝(1020°C淬火、220°C回火)可獲得較高的強(qiáng)度和耐磨性。當(dāng)刃口形狀較復(fù)雜、沖裁料較厚(t>3mm)時(shí),采用2次硬化工藝(1080°C淬火、520°C回火)則可獲得較高的沖擊韌性和穩(wěn)定性。對(duì)于W6Mo5Cr4V2模具的熱處理,必須采用低溫淬火工藝才能獲得較高的強(qiáng)度和良好的韌性。
2、審查精沖件的工藝性。精沖件的工藝性(特別是圓角半徑)對(duì)精沖模的壽命有一定影響,對(duì)于工藝性較差的(尤其尖角),應(yīng)向設(shè)計(jì)部門提出改善建議。圖1為零件的圓角半徑與模具壽命的關(guān)系,一般R/t≥0.8較好,如小于0.25則會(huì)導(dǎo)致模具壽命較低。
3、精沖模的裝配。精沖模具的裝配除了要注意上、下模刃口間隙均勻、同軸度和各零件的配合關(guān)系外,還要特別注意各工作零件的相高度,確保模具在閉合狀態(tài)和開啟狀態(tài)的正確位置,以保證其工作的可*性。
4、精沖模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題。模具受力狀態(tài)要良好,防止偏載、懸臂、單向受力等;可*的導(dǎo)向?qū)τ跍p小工作零件的磨損、保證間隙的均勻性、避免模具的啃傷和避免壓力中心的不對(duì)正極為有效。如在設(shè)計(jì)精沖深長(zhǎng)小孔的凸模時(shí),應(yīng)合理采用凸模護(hù)套結(jié)構(gòu),在設(shè)計(jì)某些大型模具時(shí),在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中應(yīng)考慮采用小導(dǎo)柱來(lái)增加導(dǎo)向精度。壓料板、凸模導(dǎo)向也要好,當(dāng)料厚t≥4mm時(shí),凹模最好是加預(yù)應(yīng)力套。由于精沖模具的各構(gòu)件之間的配合比較精密,使用的潤(rùn)滑油很稠,在凹模底面和沖孔凸模間,以及在配合準(zhǔn)確的凸模座和底座間易形成密閉空間。模具運(yùn)動(dòng)過程中,封閉區(qū)的空氣不易迅速排走,使模具構(gòu)件間由于摩擦引起的熱量不易隨空氣帶走,將影響推件板、頂料桿的運(yùn)動(dòng),減低生產(chǎn)速度,甚至?xí)鹬萍黄降默F(xiàn)象,影響精沖模的正常壽命,因此應(yīng)在凸、凹模底面、凸模固定板以及底座上開排氣槽.
5、生產(chǎn)操作及維修。在安裝模具調(diào)整壓力時(shí),在保證精沖件質(zhì)量的前提下,壓料力和反壓力盡量取小值,在使用精沖連續(xù)模時(shí),條料的首件和末件要特別注意模具受力平衡,否則凸模容易因受側(cè)向力而折斷。在送料時(shí)應(yīng)注意設(shè)置條料高度限制等裝置,以防止廢料重壓。發(fā)現(xiàn)制件毛刺超標(biāo)時(shí)應(yīng)及時(shí)刃磨,刃磨量一般為0.1~0.2mm,并注意消除內(nèi)應(yīng)力。
